考虑分时电价与光伏出力关系的分布式光伏投资决策研究

doi:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2021.0486

摘要/Abstract

摘要：

投资分布式光伏是企业绿色电力消费的一种重要途径，但其投资决策受电价政策与光伏出力情况的影响。本文构建企业分布式光伏投资决策优化模型，引入协方差捕捉分时电价与光伏出力之间的协同或互补关系，分析其对企业最优投资决策的影响。研究发现：分时电价与光伏出力之间的协同程度越高或互补程度越低，越有利于促进企业投资分布式光伏；当分时电价与光伏出力之间存在协同关系时，提高电价可以增强这种协同程度，并共同促进企业投资分布式光伏；当分时电价与光伏出力之间存在互补关系时，调整电价对企业投资分布式光伏的影响是双面的。建议分时电价中波峰、波谷、波平区间的设置应考虑与光伏出力的协同性，确保政策对分布式光伏精准发力。

关键词: 分布式光伏, 投资决策, 分时电价, 光伏出力, 协同关系

Abstract:

Distributed solar photovoltaic （PV） investment has been a promising choice for manufacturing firms to realize its energy consumption transition， while the interplay between time-of-use （TOU） electricity pricing scheme and PV power output post uncertainties to the firm’s generation value. An optimal solar PV investment capacity is determined by developing an electricity cost minimization model for a manufacturing firm and studying the synergy or complementary effect between TOU electricity pricing and power output on firm’s solar PV investment. It is found that a higher synergy will lead to a greater firm’s solar PV investment. While the PV power output exhibits a synergy with TOU electricity pricing， the synergy increases in the level of TOU electricity pricing， which will both incentive firm’s solar PV investment. In contrast， the impact of increasing or decreasing the level of TOU electricity pricing on firm’s solar PV investment is two-sided， including positive and negative effects. Our results suggest that the policy maker can take advantage of the fluctuations in TOU electricity pricing and PV power output to incentive distributed solar PV investment.

Key words: distributed solar photovoltaic, investment decision, time-of-use pricing, photovoltaic power output, synergy

中图分类号:

F062.1

李陆苗,周鹏,李整军,刘嘉赓. 考虑分时电价与光伏出力关系的分布式光伏投资决策研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(5): 179-186.

Lumiao Li,Peng Zhou,Zhengjun Li,Jiageng Liu. The Joint Impact of Time-of-use Pricing and Power Output on Solar Photovoltaic Investment for Manufacturing Firm[J]. Chinese Journal of Management Science, 2024, 32(5): 179-186.

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参考文献 28

1	Ferroukhi R， Prakash G， Casals X， et al. Climate change and renewable energy： National policies and the role of communities， cities and regions［R］. Working Paper， International Renewable Energy Agency（IRENA）， 2019.
2	Chrisman K， Hansen L， Meng Zihe， et al. Case studies on enterprise procurement of renewable energy in US non-regulated power market［R］.Working Paper， Rocky Mountain Institute， 2018.
3	Apple. Apple now globally powered by 100 percent renewable energy［EB/OL］. （2018-04-09）［2021-03-11］. .
4	Asia Clean Capita. The “Pickiest” solar PV company： Why ACC can obtain a US $40 million project finance facility from goldman sachs ［EB/OL］. （2016-02-02）［2021-03-11］. .
5	Joskow P L， Wolfram C D. Dynamic pricing of electricity［J］. American Economic Review， 2012， 102（3）： 381-85.
6	Cui W W， Sun H L， Xia B X. Integrating production scheduling， maintenance planning and energy controlling for the sustainable manufacturing systems under TOU tariff［J］. Journal of the Operational Research Society， 2020， 71（11）： 1760-1779.
7	Mills A， Wiser R， Barbose G， et al. The impact of retail rate structures on the economics of commercial photovoltaic systems in California［J］. Energy Policy， 2008， 36（9）： 3266-3277.
8	Darghouth N R， Wiser R H， Barbose G， et al. Net metering and market feedback loops： Exploring the impact of retail rate design on distributed PV deployment［J］. Applied Energy， 2016， 162（9）， 713-722.
9	Badtke-Berkow M， Centore M， Mohlin K， et al. A primer on Time-Variant Electricity Pricing［R］. New York， Environmental Defense Fund， 2015.
10	Kök A G， Shang K， Yücel Ş. Impact of electricity pricing policies on renewable energy investments and carbon emissions［J］. Management Science， 2018， 64（1）： 131-148.
11	Aflaki S， Netessine S. Strategic investment in renewable energy sources： The effect of supply intermittency［J］. Manufacturing & Service Operations Management， 2017， 19（3）： 489-507.
12	Borenstein S. The market value and cost of solar photovoltaic electricity production ［R］. Working Paper， Center for the study of energy market， 2008.
13	Fripp M， Wiser R H. Effects of temporal wind patterns on the value of wind-generated electricity in California and the northwest［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2008， 23（2）： 477-485.
14	Reichelstein S， Sahoo A. Time of day pricing and the levelized cost of intermittent power generation［J］. Energy Economics， 2015， 48： 97-108.
15	Joskow P L. Comparing the costs of intermittent and dispatchable electricity generating technologies［J］. American Economic Review， 2011， 101（3）， 238-241.
16	Jin T， Pham A， Novoa C， et al. A zero-carbon supply chain model： minimising levelised cost of onsite renewable generation［J］. Supply Chain Forum： An International Journal， Taylor & Francis， 2017， 18（2）： 49-59.
17	Santana-Viera V， Jimenez J， Jin T， et al. Implementing factory demand response via onsite renewable energy： a design-of-experiment approach［J］. International Journal of Production Research， 2015， 53（23）： 7034-7048.
18	Golari M， Fan N， Jin T. Multistage stochastic optimization for production-inventory planning with intermittent renewable energy［J］. Production and Operations Management， 2017， 26（3）： 409-425.
19	黄守军，余波，张宗益. 基于实物期权的分布式风电站投资策略研究［J］. 中国管理科学， 2017， 25（9）： 97-106.
	Huang S J， Yu B， Zhang Z Y. A study on investment strategies for distributed wind power stations based on real options［J］. Chinese Journal of Management Science， 2017， 25（9）： 97-106.
20	Hu S， Souza G C， Ferguson M E， et al. Capacity investment in renewable energy technology with supply intermittency： Data granularity matters！［J］. Manufacturing & Service Operations Management， 2015， 17（4）： 480-494.
21	Regulatory Assistance Project.浅谈分布式发电补偿机制的几点国际经验［EB/OL］.2018-01-22［2021-03-11］..
	Regulatory Assistance Project. International Experiences on distributed generation compensation mechanism［EB/OL］.2018-01-22 ［2021-03-11］. .
22	王敏，宗炫君，袁越，等. 含光伏电站的发电系统可靠性分析［J］. 中国电机工程学报， 2013， 33（34）： 42-49+10.
	Wang M， Zong X J， Yuan Y， et al. Reliability analysis of generation systems with photovoltaic stations［J］. Proceedings of the CSEE， 2013， 33（34）： 42-49+10.
23	Lamont A D. Assessing the long-term system value of intermittent electric generation technologies［J］. Energy Economics， 2008， 30（3）： 1208-1231.
24	Wolak F A. Level versus variability trade-offs in wind and solar generation investments： The case of California［J］. The Energy Journal， 2016， 37（12）：185-218.
25	Boyd S， Vandenberghe L. Convex optimization［M］. Cambridge： Cambridge university press， 2004.
26	Glenk G， Reichelstein S. Economics of converting renewable power to hydrogen［J］. Nature Energy， 2019， 4（3）： 216-222.
27	National renewable energy laboratory（NREL）. PVWatts Calculator［DB/OL］.［2021-03-11］ .
28	California Distributed Generation Statistics. Statistics and Charts ［DB/OL］.（2020-05-28）［2021-3-11］ .

参数名称	参数值
DC系统容量(kW)	1
光伏倾斜角度(o)	20
系统损失率(%)	14.08
逆变器效率(%)	96
DC to AC转换效率(%)	120
组件转换效率(%)	16

情境	数据样本	协方差值
情境0	分时电价—太阳单位面积辐照度	0.005298759
情境1	固定电价（0.162733美元/千瓦时）—太阳单位面积辐射度	-1.101743
情境2	冬、夏季固定电价(0.14328美元/千瓦时、0.18187美元/千瓦时)—太阳单位面积辐射度	0.001181158

[1]	沈种,李星梅. 多种协同关系共同作用下的项目组合决策问题研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(8): 139-148.
[2]	蔡毅,唐振鹏,吴俊传,杜晓旭,陈凯杰. 基于灰狼优化的混频支持向量机在股指预测与投资决策中的应用研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(5): 73-80.
[3]	陈浩然, 赵晓丽. 考虑分布式光伏发电的电动汽车充电策略研究[J]. 中国管理科学, 2023, 31(4): 161-170.
[4]	杨梅, 王宗润. 金融推荐服务的渠道竞争策略研究[J]. 中国管理科学, 2022, 30(9): 10-22.
[5]	崔维伟, 谭欣林. 分时电价下关注能耗成本的生产问题建模及算法[J]. 中国管理科学, 2021, 29(5): 147-156.
[6]	刘家国, 赵慧达, 李健. 基于绿色投资效率的港航供应链投资策略研究[J]. 中国管理科学, 2021, 29(11): 33-44.
[7]	江秋阳, 陶峰, 范体军, 黎建强. 基于RFID技术的双供应链投资决策研究[J]. 中国管理科学, 2020, 28(11): 120-129.
[8]	王立夏. 基于产品生命周期的多阶段剩余收益项目决策模型[J]. 中国管理科学, 2019, 27(6): 158-166.
[9]	李佳宁, 钟田丽. 企业投资决策同伴效应及其特征的实证检验——基于中国上市公司的面板数据[J]. 中国管理科学, 2019, 27(12): 22-31.
[10]	崔利刚, 邓洁, 王林, 张金隆, 许茂增. 基于改进联合采购及配送模型的RFID投资决策研究[J]. 中国管理科学, 2018, 26(5): 86-97.
[11]	贺晓波, 王冬梅, 曾诗鸿. 附碳汇收益的林业投资项目价值评估——基于实物期权定价理论[J]. 中国管理科学, 2017, 25(3): 39-48.
[12]	许启发, 周莹莹, 蒋翠侠. 带有范数约束的CVaR高维组合投资决策[J]. 中国管理科学, 2017, 25(2): 40-49.
[13]	张尧, 关欣, 孙杨, 佐飞. 考虑背景风险的项目投资决策[J]. 中国管理科学, 2016, 24(9): 71-80.
[14]	李庆, 陈敏. 中国风电固定上网电价政策的实物期权理论与实证分析[J]. 中国管理科学, 2016, 24(5): 65-73.
[15]	张李浩, 范体军, 杨惠霄. 基于RFID技术的供应链投资决策及协调策略研究[J]. 中国管理科学, 2015, 23(8): 112-121.